BRPI0308336B1 - process for catalytic oxidation in vapor phase - Google Patents

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Shuhei Yada
Yasuyuki Sakakura
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Abstract

"processo para oxidação catalítica em fase vapor". a presente invenção proporciona um processo para oxidação catalítica em fase vapor, que impede a reação desordenada ou a deterioração precoce de um catalisador, na produção de ácido (met)acrílico ou semelhantes, a partir de propileno ou isobutileno, por um processo de oxidação catalítica em fase vapor usando um reator multitubular, que pode propiciar à produção dele constante em alto rendimento por um longo período de tempo. além disso, a presente invenção proporciona um processo para oxidação catalítica em fase vapor, no qual a matéria-prima gasosa é introduzida para oxidação nos tubos de reação de um reator multitubular, que é equipado com, dispostos dentro do casco do reator, vários tubos de reação tendo um recheio de catalisador neles e várias placas defletoras para mudar a direção do fluxo de um meio de aquecimento introduzido no casco, caracterizado pelo fato de que a temperatura do recheio de catalisador em um tubo de reação, que não está conectado com pelo menos uma placa defletora, é medida em pontos plurais na direção de um eixo do tubo de reação."process for catalytic oxidation in vapor phase". The present invention provides a process for catalytic vapor phase oxidation which prevents the disordered reaction or early deterioration of a catalyst in the production of (meth) acrylic acid or the like from propylene or isobutylene by a catalytic oxidation process. in vapor phase using a multitubular reactor, which can provide constant production in high yield for a long period of time. furthermore, the present invention provides a process for catalytic vapor phase oxidation in which the gaseous feedstock is introduced for oxidation into the reaction tubes of a multitubular reactor which is equipped with several tubes disposed within the reactor shell. having a catalyst filler on them and several baffle plates to change the flow direction of a heating medium introduced into the shell, characterized in that the temperature of the catalyst filler in a reaction tube, which is not connected with at least one deflector plate, is measured at plural points in the direction of one axis of the reaction tube.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA OXIDAÇÃO CATALÍTICA EM FASE VAPOR".Patent Descriptive Report for "VAPOR CATALYTIC OXIDATION PROCESS".

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um processo para oxidação catalítica em fase vapor, que impede uma reação descontrolada ou uma deterioração precoce de um catalisador, na produção de ácido (met)acrílico ou semelhantes a partir de propileno ou isobutileno, por meio do processo para oxidação catalítica em fase vapor, usando um reator multitubular, que faz com que a produção seja constantemente em um alto rendimento por um possível longo período de tempo.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a process for catalytic vapor phase oxidation which prevents uncontrolled reaction or early deterioration of a catalyst in the production of (meth) acrylic acid or the like from propylene or isobutylene by of the process for catalytic vapor phase oxidation using a multitubular reactor, which makes production constantly in high yield for a possible long period of time.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Um reator multitubular usual tem uma estrutura que é equipada com, dispostos dentro do casco do reator, uma pluralidade de tubos de reação tendo um recheio de catalisador neles e uma pluralidade de placas de-fletoras tendo aberturas de modo a distribuir um meio de aquecimento introduzido no casco, inteiramente no casco. Foi comum que a temperatura do meio de aquecimento escoando no casco fosse medida e, com base no resultado da medida, o controle operacional do reator multitubular foi conduzido, enquanto a temperatura do meio de aquecimento no casco foi controlada uniformemente. A maior parte dos tubos de reação dispostos no casco é conectada com as placas defletoras. No entanto, alguns dos tubos de reação passando pelas aberturas formadas nas placas defletoras não são conectados com elas. As camadas de catalisadores nos tubos de reação, que não estão em contato com as placas defletoras, tendem a ter pontos de acúmulo de calor localizados (pontos quentes), formados devido ao calor de reação. No caso de haver formação de um ponto quente, a porção do catalisador tendia a ser deteriorada devido a uma geração térmica excessiva e o tempo de vida útil tendia a diminuir.A usual multitubular reactor has a structure which is equipped with, disposed within the reactor shell, a plurality of reaction tubes having a catalyst filler therein and a plurality of baffle plates having openings to distribute an introduced heating medium. in the hull, entirely in the hull. It was common that the temperature of the heating medium flowing into the hull was measured and, based on the measurement result, the operational control of the multitubular reactor was conducted, while the temperature of the heating medium in the hull was uniformly controlled. Most of the reaction tubes arranged in the shell are connected to the baffle plates. However, some of the reaction tubes passing through the openings formed in the baffle plates are not connected to them. The catalyst layers in the reaction tubes, which are not in contact with the baffle plates, tend to have localized heat accumulation points (hot spots) formed due to the reaction heat. If a hot spot formed, the catalyst portion tended to deteriorate due to excessive thermal generation and the service life tended to decrease.

Além disso, para obter um desempenho adequado no tempo de vida útil do catalisador, por meio do impedimento da formação de ponto quente, foi necessário diminuir a concentração de matéria-prima gasosa in- traduzida nos tubos de reação, ou limitar a quantidade introduzida, com o que poderia haver um caso no qual o ácido (met)acrílico ou semelhante não podia ser produzido constantemente em um alto rendimento, por um longo período de tempo.In addition, in order to achieve adequate catalyst life performance by preventing hot spot formation, it was necessary to decrease the concentration of gaseous raw material translated into the reaction tubes, or to limit the amount introduced, whereby there could be a case in which (meth) acrylic acid or the like could not be constantly produced in high yield over a long period of time.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção proporciona um processo para oxidação catalítica em fase vapor, usando um reator multitubular, por meio do qual os problemas mencionados acima podem ser solucionados, cujo resumo é a-presentado a seguir. (1) Um processo para oxidação catalítica em fase vapor, no qual a matéria-prima gasosa é introduzida para oxidação nos tubos de reação de um reator multitubular, que é equipado com, dispostos dentro do casco do reator, vários tubos de reação com recheio de catalisador neles e várias placas defletoras para variar a direção do fluxo de um meio de aquecimento introduzido no casco, caracterizado pelo fato de que a temperatura do recheio de catalisador em um tubo de reação, que não está conectado com pelo menos uma placa defletora, é medida. (2) Um processo para oxidação catalítica em fase vapor, no qual a matéria-prima gasosa é introduzida para oxidação nos tubos de reação de um reator multitubular, que é equipado com, dispostos dentro do casco do reator, vários tubos de reação tendo recheio de catalisador neles e várias placas defletoras para variar a direção do fluxo de um meio de aquecimento introduzido no casco, caracterizado do pelo fato de que a temperatura do recheio de catalisador em um tubo de reação, que não está conectado a pelo menos uma placa defletora, e a temperatura do recheio de catalisador em um tubo de reação, que está conectado com todas as placas defletoras, são medidas. (3) O processo de acordo com o item (1) ou (2), no qual a temperatura ou a vazão do meio de aquecimento a ser introduzido no casco é controlada, com base da temperatura medida do catalisador. (4) O processo de acordo com qualquer um dos itens de (1) a (3), no qual a temperatura do catalisador é medida em 2 a 20 pontos, na di- reção do eixo do tubo de reação. (5) O processo de acordo com qualquer um dos itens de (1) a (4) , no qual a temperatura do catalisador é medida por uso de um termopar multiponto. (6) O processo de acordo com qualquer um dos itens de (1) a (5) , no qual a direção do fluxo de matéria-prima gasosa, que escoa nos tubos de reação, e a direção de um fluxo macroscópico do meio de aquecimento, que escoa no casco, são idênticas. (7) O processo de acordo com qualquer um dos itens de (1) a (6) , no qual várias camadas de catalisador, que têm diferentes atividades, são recheadas nos tubos de reação. (8) O processo de acordo com qualquer um dos itens de (1) a (7) , no qual a matéria-prima gasosa contém propileno, ísobutileno ou (met)acroleína, como um material a ser oxidado.DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a process for catalytic vapor phase oxidation using a multitubular reactor whereby the problems mentioned above can be solved, the summary of which is given below. (1) A process for catalytic vapor phase oxidation, in which the gaseous feedstock is introduced for oxidation into the reaction tubes of a multitubular reactor, which is equipped with several filled reaction tubes disposed within the reactor shell. of catalyst in them and various baffle plates to vary the flow direction of a heating medium introduced into the shell, characterized in that the temperature of the catalyst filler in a reaction tube, which is not connected with at least one baffle plate, It is measured. (2) A process for catalytic vapor phase oxidation, in which the gaseous feedstock is introduced for oxidation into the reaction tubes of a multitubular reactor, which is equipped with several reaction tubes filled within the reactor shell. of catalyst in them and various baffle plates to vary the flow direction of a heating medium introduced into the shell, characterized in that the temperature of the catalyst filler in a reaction tube, which is not connected to at least one baffle plate , and the temperature of the catalyst filling in a reaction tube, which is connected with all baffle plates, is measured. (3) The process according to item (1) or (2), wherein the temperature or flow rate of the heating medium to be introduced into the shell is controlled based on the measured temperature of the catalyst. (4) The process according to any of (1) to (3), wherein the catalyst temperature is measured at 2 to 20 points in the direction of the reaction tube axis. (5) The process according to any one of (1) to (4), wherein the catalyst temperature is measured using a multipoint thermocouple. (6) The process according to any of (1) to (5), wherein the direction of the flow of gaseous raw material flowing into the reaction tubes and the direction of a macroscopic flow of the medium. warming, which seeps into the hull, are identical. (7) The process according to any one of (1) to (6), wherein several layers of catalyst, which have different activities, are filled in the reaction tubes. (8) The process according to any one of (1) to (7), wherein the gaseous feedstock contains propylene, isobutylene or (meth) acrolein as a material to be oxidized.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Figura 1: Vista em seção transversal de um exemplo de um reator multitubular, a ser usado para um processo para oxidação catalítica em fase vapor.Figure 1: Cross-sectional view of an example of a multitubular reactor to be used for a process for catalytic vapor phase oxidation.

Figura 2: Vista em perspectiva de um exemplo de placas defleto-ras equipadas com um reator multitubular.Figure 2: Perspective view of an example of deflector plates equipped with a multitubular reactor.

Figura 3: Vista em perspectiva de um outro exemplo de placas defletoras equipadas com um reator multitubular.Figure 3: Perspective view of another example of baffle plates equipped with a multitubular reactor.

Figura 4: Vista do reator multitubular da Figura 1 observado do acima.Figure 4: View of the multitubular reactor of Figure 1 seen from above.

Figura 5: Vista em seção transversal de um outro exemplo de reator multitubular, a ser usado para um processo para oxidação catalítica em fase vapor.Figure 5: Cross-sectional view of another example of a multitubular reactor to be used for a process for catalytic vapor phase oxidation.

Figura 6: Vista seccional parcial de uma placa tubular intermediária e de placas de proteção térmica equipadas em um reator multitubular da Figura 5.Figure 6: Partial sectional view of an intermediate tubular plate and thermal protection plates fitted to a multitubular reactor of Figure 5.

Explicação dos símbolos de referência 1a, 1b, 1c: tubo de reação. 2: casco do reator multitubular. 5a, 5b: placa tubular. 6a, 6b: placa defletora. 9: placa tubular intermediária. 11: termômetro para catalisador. 14,15: termômetro para meio de aquecimento.Explanation of reference symbols 1a, 1b, 1c: reaction tube. 2: multitubular reactor shell. 5a, 5b: tubular plate. 6a, 6b: baffle plate. 9: intermediate tubular plate. 11: thermometer for catalyst. 14.15: thermometer for heating medium.

Hm: meio de aquecimento.Hm: heating medium.

Rg: matéria-prima gasosa.Rg: gaseous raw material.

MODO PARA CONDUZIR A INVENÇÃO O processo para oxidação catalítica em fase vapor da presente invenção vai ser descrito com base nos desenhos em anexo. O processo para oxidação catalítica em fase vapor da presente invenção e um reator multitubular, a ser usado para o processo de oxidação catalítica em fase vapor, vão ser descritos com base na Figura 1. O número 2 designa um casco para o reator multitubular, no qual os tubos de reação 1a, 1b e 1c, que têm um recheio de catalisador neles, são fixados tanto na placa tubular inferior 5b quanto na chapa tubular superior 5a.METHOD FOR CARRYING OUT THE INVENTION The process for catalytic vapor phase oxidation of the present invention will be described based on the accompanying drawings. The process for vapor catalytic oxidation of the present invention and a multitubular reactor to be used for the catalytic vapor phase oxidation process will be described based on Figure 1. Number 2 designates a hull for the multitubular reactor at which reaction tubes 1a, 1b and 1c, which have a catalyst filler therein, are attached to both the lower tubular plate 5b and the upper tubular plate 5a.

Nas extremidades de topo e de fundo do casco 2, orifícios de entrada e saída 4a e 4b, para a matéria-prima gasosa Rg para a reação, são proporcionados, e a matéria-prima gasosa Rg escoa nos tubos de reação 1a, 1b e 1c na direção de fluxo ascendente ou descendente. Essa direção de fluxo não é particularmente limitada, mas o fluxo ascendente é particularmente preferido.At the top and bottom ends of the hull 2, inlet and outlet ports 4a and 4b for the gaseous feedstock Rg for the reaction are provided, and the gaseous feedstock Rg flows into the reaction tubes 1a, 1b and 1c in the up or down flow direction. This flow direction is not particularly limited, but upward flow is particularly preferred.

Além disso, um conduto circular 3a, para introduzir o meio de aquecimento Hm, é proporcionado na periferia externa do casco 2, e o meio de aquecimento Hm, tendo uma pressão aumentada pela bomba de circulação 7, é introduzido no casco 2 do conduto circular 3a. O meio de aquecimento introduzido no casco 2 escoa ascendentemente, enquanto que a direção do fluxo é alterada pelas placas defletoras 6a, 6b e 6a, como indicado pelas indicações das setas. Enquanto isso, o meio de aquecimento Hm absorve calor de reação por meio do contato com as superfícies externas dos tubos de reação 1a, 1b e 1c, e depois é retornado para a bomba de circulação 7, por meio do conduto circular 3a proporcionado na periferia externa do casco 2.In addition, a circular conduit 3a for introducing the heating means Hm is provided on the outer periphery of the hull 2, and the heating means Hm having increased pressure by the circulation pump 7 is introduced into the hull 2 of the circular conduit. 3rd The heating medium introduced into the hull 2 flows upwards, while the flow direction is changed by the baffle plates 6a, 6b and 6a as indicated by the arrow indications. Meanwhile, the heating medium Hm absorbs reaction heat through contact with the outer surfaces of the reaction tubes 1a, 1b and 1c, and is then returned to the circulation pump 7 via the circular conduit 3a provided at the periphery. external hull 2.

Uma porção do meio de aquecimento Hm, que absorve o calor de reação, é alimentada a um conduto de exaustão 8b, proporcionado na parte superior da bomba de circulação 7, para ser resfriada por um trocador de calor (não-mostrado) e depois é sugada para a bomba de circulação 7, por meio de um suprimento de um conduto de suprimento de meio de aquecimento 8a, para ser novamente introduzido no casco 2. O controle de temperatura para o meio de aquecimento Hm, introduzido no casco 2, é conduzido por controle da temperatura ou do volume de escoamento do meio de aquecimento, a ser escoado do conduto de suprimento do meio de aquecimento 8a. Além disso, a temperatura do meio de aquecimento Hm é medida por um termômetro 14 inserido no lado de entrada do conduto circular 3a.A portion of the reaction heat absorbing heat medium Hm is fed to an exhaust duct 8b provided at the top of the circulation pump 7 to be cooled by a heat exchanger (not shown) and then to the circulation pump 7 by supplying a heating medium supply conduit 8a to be reinserted into the hull 2. The temperature control for the heating medium Hm introduced into the hull 2 is conducted by controlling the temperature or flow volume of the heating medium to be drained from the heating medium supply conduit 8a. In addition, the temperature of the heating medium Hm is measured by a thermometer 14 inserted in the inlet side of the circular conduit 3a.

Em cada placa de cobre dentro dos condutos circulares 3a e 3b, uma placa de retificação (não-mostrada) é proporcionada, para minimizar a distribuição circunferencial da vazão do meio de aquecimento. Como tal, uma placa de retificação, por exemplo, uma placa porosa ou uma placa tendo ranhuras é empregada. Por variação da área de abertura da placa porosa ou da distância das ranhuras, o meio de aquecimento Hm é retificado, de modo que o meio de aquecimento pode ser introduzido no casco 2 de toda a sua periferia, com uma vazão constante e um fluxo volumétrico constante. Além disso, vários termômetros 15 são dispostos em intervalos regulares em uma direção circunferencial, como mostrado na Figura 4, com o que a temperatura no conduto circular (3a, particularmente 3b adicional a ele) pode ser monitorada.In each copper plate within the circular conduits 3a and 3b, a rectifying plate (not shown) is provided to minimize circumferential distribution of the heating medium flow. As such, a grinding plate, for example a porous plate or a plate having grooves is employed. By varying the opening area of the porous plate or the distance of the grooves, the heating medium Hm is rectified so that the heating medium can be introduced into the shell 2 of its entire periphery with constant flow and volumetric flow. constant. In addition, several thermometers 15 are arranged at regular intervals in a circumferential direction, as shown in Figure 4, whereby the temperature in the circular duct (3a, particularly 3b in addition to it) can be monitored.

Em geral, pelo menos três placas defletoras (6a, 6b e 6a) são dispostas usualmente no casco 2. Devido à presença das placas defletoras, o fluxo do meio de aquecimento Hm no casco 2 é tal que é primeiramente encaminhado da porção periférica para a porção central do casco 2, e depois é dirigido para a periferia externa, na medida em que escoa ascenden- temente pela porção de abertura da placa defletora 6a, para atingir a parede interna do casco 2.In general, at least three baffle plates (6a, 6b and 6a) are usually arranged in hull 2. Due to the presence of the baffle plates, the flow of heating medium Hm in the hull 2 is such that it is first routed from the peripheral portion to the shell. central portion of the hull 2, and then is directed to the outer periphery as it flows upwardly through the opening portion of the baffle plate 6a to reach the inner wall of the hull 2.

Depois, a direção de escoamento do meio de aquecimento Hm é novamente alterada, enquanto que o meio escoa pelo espaço entre a parede interna do casco 2 e a periferia externa da placa defletora 6b, e depois é encaminhado para a porção central. Depois, escoa pela parte de abertura da placa defletora 6a, escoa ao longo da superfície inferior da placa tubular superior 5a no casco 2 para ser dirigida para a periferia externa, é introduzida no conduto circular 3b e, finalmente, é sugada para a bomba de circulação 7, para ser circulada novamente no casco 2.Then, the flow direction of the heating medium Hm is changed again, while the medium flows through the space between the inner wall of the hull 2 and the outer periphery of the baffle plate 6b, and then is routed to the central portion. It then flows through the opening portion of the baffle plate 6a, flows along the lower surface of the upper tubular plate 5a into the shell 2 to be directed to the outer periphery, is introduced into the circular conduit 3b, and finally is sucked into the pump. circulation 7, to be circulated again in the hull 2.

Como as estruturas específicas das placas defletoras a serem utilizadas na presente invenção, podem ser aplicadas placas defletoras circulares chanfradas segmentadas, como mostrado na Figura 2, ou placas defletoras circulares, como mostrado na Figura 3. As placas defletoras desses tipos não têm qualquer diferença na relação entre a direção de escoamento do meio de aquecimento e dos eixos dos tubos dos tubos de reação.As the specific deflector plate structures to be used in the present invention, segmented beveled circular deflector plates as shown in Figure 2 or circular deflector plates as shown in Figure 3 can be applied. relationship between the flow direction of the heating medium and the reaction tube axis.

As placas defletoras 6a têm as suas periferias externas coincidentes com a parede interna do casco 2 e têm uma porção de abertura próxima do centro. Além disso, o diâmetro da periferia externa da placa defletora 6b é menor do que aquele da parede interna do casco 2, com o que um espaço é formado entre a periferia externa da placa defletora 6b e a parede interna do casco 2. A vazão do meio de aquecimento é alterada por variação da direção do fluxo, enquanto o meio de aquecimento escoa pelos respectivos porções de abertura e espaço.The baffle plates 6a have their outer peripheries coincident with the inner wall of the hull 2 and have an opening portion near the center. In addition, the diameter of the outer periphery of the baffle plate 6b is smaller than that of the inner wall of the hull 2, whereby a gap is formed between the outer periphery of the baffle plate 6b and the inner wall of the hull 2. Heating medium is altered by varying flow direction, while heating medium flows through respective opening and space portions.

Um termômetro 11 é inserido em cada um dos tubos de reação 1a, 1b e 1c dispostos no casco 2, e sinais são transmitidos para uma porção externa do casco 2, com o que cada distribuição de temperaturas na direção dos eixos dos tubos, nas camadas de recheios de catalisadores nos tubos de reação, é medida.A thermometer 11 is inserted into each of the reaction tubes 1a, 1b and 1c disposed in the shell 2, and signals are transmitted to an outer portion of the shell 2, whereby each temperature distribution in the direction of the tube axes in the layers. of catalyst fillings in reaction tubes is measured.

Os termômetros do tipo multiponto ou os termômetros 11 móveis em uma camisa, para medir uma pluralidade de pontos, são inseridos nos tubos de reação 1a, 1b e 1c, com o que as temperaturas em 2 a 20 pontos na direção dos eixos são medidas. O espaço interno do casco 2, equipado com os tubos de reação 1a, 1b e 1c, é dividido por três placas defletoras 6a, 6b e 6c, e os espaços divididos são classificados em 3 tipos com relação à direção de escoamento do meio de aquecimento Hm.Multipoint type thermometers or movable thermometers 11 on a jacket to measure a plurality of points are inserted into reaction tubes 1a, 1b and 1c whereby temperatures at 2 to 20 points in the direction of the axes are measured. The internal space of the hull 2, equipped with reaction tubes 1a, 1b and 1c, is divided by three baffle plates 6a, 6b and 6c, and the divided spaces are classified into 3 types with respect to the direction of flow of the heating medium. Hm.

Isto é, o tubo de reação 1a é conectado com a placa defletora 6b, com que a direção de fluxo do meio de aquecimento Hm é limitada apenas pela placa defletora 6b, e a direção de fluxo não é limitada pelas outras duas placas defletoras 6a, uma vez que passa pelas porções de abertura dessas placas defletoras 6a. O meio de aquecimento Hm, introduzido do conduto circular 3a no casco 2, varia a sua direção de fluxo na porção central do casco 2, como indicado pelas indicações das setas na Figura 1, Além disso, o tubo de reação 1a é posicionado de modo que a direção de fluxo é alterada, com o que o meio de aquecimento Hm, que escoa em torno da periferia externa do tubo de reação 1a, escoa, basicamente, paralelo ao eixo do tubo de reação 1a. O tubo de reação 1b é conectado com três placas defletoras 6a, 6b e 6a, com o que a direção de fluxo do meio de aquecimento Hm é limitada pelas respectivas placas defletoras. Além disso, o fluxo do meio de aquecimento Hm, que escoa em torno da periferia externa do tubo de reação 1b, escoa perpendicular ao eixo do tubo de reação 1b em aproximadamente todas as posições do tubo de reação 1b. Aqui, a maior parte dos tubos de reação dispostos no casco 2 fica em posições correspondentes ao tubo de reação 1b.That is, the reaction tube 1a is connected to the baffle plate 6b, whereby the flow direction of the heating medium Hm is limited only by the baffle plate 6b, and the flow direction is not limited by the other two baffle plates 6a, once it passes through the opening portions of these baffle plates 6a. The heating medium Hm, introduced from the circular conduit 3a into the hull 2, varies its flow direction in the central portion of the hull 2, as indicated by the arrow indications in Figure 1. In addition, the reaction tube 1a is positioned that the flow direction is changed, whereby the heating medium Hm, which flows around the outer periphery of the reaction tube 1a, basically flows parallel to the axis of the reaction tube 1a. The reaction tube 1b is connected with three baffle plates 6a, 6b and 6a, whereby the flow direction of the heating medium Hm is limited by the respective baffle plates. In addition, the flow of heating medium Hm, which flows around the outer periphery of reaction tube 1b, flows perpendicular to the axis of reaction tube 1b at approximately all positions of reaction tube 1b. Here, most of the reaction tubes arranged in the hull 2 are in positions corresponding to the reaction tube 1b.

Além disso, o tubo de reação 1c passa pelo espaço entre a periferia externa do tubo de reação 6b e a parede interna do casco 2, sem qualquer contato com a placa defletora 6b, com o que o fluxo do meio de aquecimento Hm, na posição, não é limitado pela placa defletora 6b, e escoa paralelo ao eixo do tubo de reação 1 c. A Figura 4 mostra a inter-relação entre a relação posicionai dos tubos de reação 1a, 1 b e 1c e das placas defletoras 6a, 6b e 6a e dos fluxos do meio de aquecimento Hm.In addition, the reaction tube 1c passes through the space between the outer periphery of the reaction tube 6b and the inner wall of the shell 2, without any contact with the baffle plate 6b, whereby the flow of the heating medium Hm, in position , is not limited by the baffle plate 6b, and flows parallel to the axis of the reaction tube 1 c. Figure 4 shows the interrelationship between the positional relationship of reaction tubes 1a, 1b and 1c and baffle plates 6a, 6b and 6a and heating medium flows Hm.

Quando a porção de abertura das placas defletoras 6a (o círculo mais interno da linha pontilhada) é a posição de direcionamento do meio de aquecimento Hm, isto é, no centro do casco 2, o meio de aquecimento Hm não escoa meramente paralelo ao tubo de reação 1a, mas também escoa com dificuldades no centro da porção de abertura das placas defletoras 6a, isto é, a vazão é aproximadamente zero, com o que a eficiência de conduti-vidade térmica é terrivelmente má. Portanto, há um caso no qual o tubo de reação 1a não é disposto nessa posição. A Figura 5 é um outro exemplo da presente invenção, em um caso no qual a porção interna do casco 2 do reator é dividida por uma placa tubular intermediária 9.When the opening portion of the baffle plates 6a (the innermost circle of the dotted line) is the direction position of the heating medium Hm, that is, in the center of the shell 2, the heating medium Hm does not flow merely parallel to the heating tube. reaction 1a, but also flows with difficulty into the center of the opening portion of the baffle plates 6a, that is, the flow rate is approximately zero, whereby the thermal conductivity efficiency is terribly poor. Therefore, there is a case in which the reaction tube 1a is not disposed in this position. Figure 5 is another example of the present invention, in a case in which the inner portion of the reactor shell 2 is divided by an intermediate tubular plate 9.

Nos espaços divididos do casco 2, os meios de aquecimento Hrrii e Hrri2 são circulados, respectivamente, e, além disso, são submetidos, respectivamente, a controles de temperatura.In the divided spaces of the hull 2, the heating means Hrrii and Hrri2 are circulated respectively and, furthermore, subjected to temperature controls respectively.

As porções superior e inferior dos tubos de reação 1a, 1b e 1c são divididas por camadas interpostas de um material inerte, que não estão envolvidas nas reações, diferentes catalisadores são recheados, respectivamente, nelas, e as temperaturas dos respectivos catalisadores são controladas, sob condições ótimas, para conduzir as reações. Além disso, a posição para interposição desse material inerte é uma porção correspondente às posições nas quais as periferias externas dos tubos de reação 1a, 1b e 1c ficam em contato com a placa tubular intermediária 9. A matéria-prima gasosa Rg é introduzida de uma entrada 4a de matéria-prima gasosa no casco 2, e depois reações são conduzidas seqüen-cialmente na medida em que o gás escoa nos tubos de reação 1a, 1b e 1c, para produzir um produto.The upper and lower portions of the reaction tubes 1a, 1b and 1c are divided by interposed layers of an inert material, which are not involved in the reactions, different catalysts are stuffed in them respectively, and the temperatures of the respective catalysts are controlled under different conditions. optimal conditions to drive the reactions. In addition, the position for interposition of this inert material is a portion corresponding to the positions at which the outer peripheries of reaction tubes 1a, 1b and 1c are in contact with intermediate tubular plate 9. Gaseous feedstock Rg is introduced from a gaseous feedstock input 4a, and then reactions are conducted sequentially as gas flows into reaction tubes 1a, 1b and 1c to produce a product.

Por exemplo, propileno ou isobutileno é introduzido como uma mistura gasosa com gás contendo oxigênio molecular, depois convertido em (met)acroleína na parte inferior, e depois oxidado na parte superior para formar ácido (met)acrílico.For example, propylene or isobutylene is introduced as a gas mixture with molecular oxygen containing gas, then converted to (meth) acrolein at the bottom, and then oxidized at the top to form (meth) acrylic acid.

Na Figura 6, o número 9 designa uma placa tubular intermediária, três protetores térmicos 10 são fixados em posições abaixo da superfície inferior da placa tubular intermediária 9, por meio de bastões espaçadores 13. Dois ou três protetores térmicos 10 são proporcionados abaixo da placa tubular intermediária 9, como mostrado nessa figura, ou acima dela em posições igualmente a não mais do que 100 mm, com o que são formados espaços de estagnação 12, não tendo qualquer fluxo, ainda que o meio de aquecimento Hmi ou Hm2 seja colocado. Conseqüentemente, prefere-se deixar os espaços tendo um efeito de isolamento térmico.In Figure 6, number 9 designates an intermediate tubular plate, three thermal protectors 10 are secured at positions below the lower surface of the intermediate tubular plate 9 by means of spacer rods 13. Two or three thermal protectors 10 are provided below the tubular plate. intermediate 9, as shown in this figure, or above it at positions equally no more than 100 mm, whereby stagnation spaces 12 are formed, having no flow, even though the heating medium Hmi or Hm2 is placed. Accordingly, it is preferred to leave the spaces having a thermal insulation effect.

As razões pelas quais os protetores térmicos 10 são fixados na placa tubular intermediária 9 são as seguintes. Isto é, na Figura 5, em um caso no qual a diferença de temperaturas controladas, entre o meio de aquecimento Hmi, introduzido na parte inferior do casco 2, e o meio de aquecimento Hm2, introduzido na parte superior, excede 100°C, não se desconsidera uma transferência térmica de um meio de temperatura quente para um meio de temperatura baixa, com o que a precisão do controle da temperatura de reação do catalisador, em um lado de baixa temperatura, é deteriorada. Nesse caso, é necessário proporcionar isolamento térmico para evitar a transferência térmica acima e/ou abaixo da placa tubular intermediária 9.The reasons why the thermal protectors 10 are attached to the intermediate tubular plate 9 are as follows. That is, in Figure 5, in a case where the difference in controlled temperatures between the heating medium Hmi introduced at the bottom of the hull 2 and the heating medium Hm2 inserted at the top exceeds 100 ° C, Thermal transfer from a hot to low temperature medium is not disregarded, whereby the accuracy of catalyst reaction temperature control on a low temperature side is impaired. In this case, thermal insulation must be provided to prevent thermal transfer above and / or below the intermediate tubular plate 9.

No reator multitubular a ser usado para a oxidação catalítica em fase vapor, um gás misto é introduzido como a matéria-prima gasosa Rg das reações, em que o gás misto compreende propileno ou isobutileno, e/ou (met)acroleína misturado com gás ou vapor contendo oxigênio molecular. A concentração de propileno ou isobutileno é de 3 a 10% em volume, e do oxigênio é de 1,5 a 2,5 (relação molar) e do vapor é de 0,8 a 2 (relação molar), estas duas para propileno ou isobutileno. A matéria-prima gasosa Rg introduzida nele é dividida pelos respectivos tubos de reação 1a, 1b e 1c, e, depois, na medida em que escoa nos tubos de reação, reagida por um catalisador de oxidação contido neles. No entanto, a distribuição da matéria-prima gasosa Rg para os respectivos tubos de reação é afetada por, por exemplo, quantidades de recheio ou densidades de recheio do catalisador nos tubos de reação. Essas quantidades de recheio ou densidades de recheio do catalisador são determinadas quan- do da operação de recheio do catalisador nos tubos de reação. Portanto, é muito importante rechear o catalisador uniformemente nos respectivos tubos de reação.In the multitubular reactor to be used for catalytic vapor phase oxidation, a mixed gas is introduced as the gaseous reaction raw material Rg, wherein the mixed gas comprises propylene or isobutylene, and / or (meth) acrolein mixed with gas or vapor containing molecular oxygen. The concentration of propylene or isobutylene is 3 to 10% by volume, and oxygen is 1.5 to 2.5 (molar ratio) and steam is 0.8 to 2 (molar ratio), both for propylene. or isobutylene. The gaseous feedstock Rg introduced therein is divided by the respective reaction tubes 1a, 1b and 1c, and then, as it flows into the reaction tubes, reacted by an oxidation catalyst contained therein. However, the distribution of the gaseous feedstock Rg to the respective reaction tubes is affected by, for example, filling quantities or catalyst filling densities in the reaction tubes. These amounts of catalyst filling or filling densities are determined when the catalyst filling operation in the reaction tubes. Therefore, it is very important to fill the catalyst evenly in the respective reaction tubes.

Para rechear uniformemente o catalisador, é possível empregar um processo de produção de uma densidade de recheio constante, para uniformização do peso do catalisador recheado nos respectivos tubos de reação, ou por ajuste do tempo de recheio do catalisador para que seja o mesmo. A matéria-prima gasosa Rg, que escoa nos respectivos tubos de reação 1a, 1b e 1c, é aquecida primeiramente durante escoamento pela camada de agente inerte recheada em cada parte de entrada, para atingir a temperatura de partida da reação. A matéria-prima (propileno ou isobutileno) é oxidada pelo catalisador contido como a camada seguinte em cada tubo de reação, e a temperatura é aumentada ainda mais pelo calor da reação. A quantidade de reação é maior na parte de entrada da camada de catalisador, e se exceder a quantidade de remoção de calor pelo meio de aquecimento Hm, o calor da reação gerado vai servir para aumentar a temperatura, com o que pode ser formado um ponto quente. O ponto quente vai ser igualmente formado em uma posição de 300 a 1.000 mm das entradas dos tubos de reação 1 a, 1 b e 1 c.In order to uniformly fill the catalyst, it is possible to employ a process of producing a constant filling density, for uniformizing the weight of the filled catalyst in the respective reaction tubes, or for adjusting the catalyst filling time to be the same. The gaseous feedstock Rg, which flows into the respective reaction tubes 1a, 1b and 1c, is first heated during flow by the stuffed inert agent layer at each inlet part to reach the reaction starting temperature. The raw material (propylene or isobutylene) is oxidized by the catalyst contained as the next layer in each reaction tube, and the temperature is further increased by the heat of the reaction. The amount of reaction is greater at the inlet portion of the catalyst layer, and if it exceeds the amount of heat removal by the heating medium Hm, the generated reaction heat will serve to increase the temperature, with which a point may be formed. hot. The hot spot will also be formed at a position of 300 to 1,000 mm from the reaction tube inlets 1 a, 1 b and 1 c.

Consequentemente, o efeito de remoção térmica pelo fluxo do meio de aquecimento Hm é mais importante dentro de 1.000 mm das entradas dos tubos de reação 1a, 1b e 1c. Se a quantidade do calor de reação gerada neles excede a capacidade de remoção térmica do meio de aquecimento Hm da periferia dos tubos de reação, a temperatura da matéria-prima gasosa vai aumentar ainda mais, com o que a quantidade de calor de reação gerada vai aumentar ainda mais, e finalmente, uma reação descontrolada vai ocorrer. Desse modo, é possível que a temperatura do catalisador exceda a máxima permissível, e o catalisador sofre uma mudança de qualidade, com o que pode ocorrer deterioração ou ruptura dele.Consequently, the thermal removal effect by the flow of the heating medium Hm is most important within 1,000 mm of the reaction tube inlets 1a, 1b and 1c. If the amount of reaction heat generated in them exceeds the thermal removal capacity of the heating medium Hm from the periphery of the reaction tubes, the temperature of the gaseous raw material will increase further, whereby the amount of reaction heat generated will increase. increase further, and finally, an uncontrolled reaction will occur. Thus, it is possible for the catalyst temperature to exceed the maximum allowable temperature, and the catalyst undergoes a quality change, with deterioration or rupture of the catalyst.

Com relação ao reator da etapa preliminar para produção de acroleína pela reação de oxidação de propileno com o gás contendo oxigênio molecular, como um exemplo, a temperatura do meio de aquecimento Hm é de 250 a 350°C, e a temperatura máxima permissível junto ao ponto quente é de 400 a 500°C.With respect to the preliminary step reactor for acrolein production by the propylene oxidation reaction with the molecular oxygen containing gas, as an example, the temperature of the heating medium Hm is from 250 to 350 ° C, and the maximum allowable temperature near the hot spot is 400 to 500 ° C.

Além disso, com relação ao reator da etapa subseqüente, para obtenção de ácido acrílico por oxidação de acroleína com o gás contendo oxigênio molecular, a temperatura do meio de aquecimento Hm é de 200 a 300°C, e a temperatura máxima permissível junto ao ponto quente é de 300 a 400°C.In addition, with respect to the reactor of the subsequent step, to obtain acrylic acid by acrolein oxidation with the gas containing molecular oxygen, the temperature of the heating medium Hm is from 200 to 300 ° C, and the maximum allowable temperature near the point. hot is from 300 to 400 ° C.

Como o meio de aquecimento Hm, que escoa no casco 2, isto é, em torno das periferias externas dos tubos de reação 1a, 1b e 1c, Niter, que é uma mistura de nitratos, é amplamente usado, mas um meio de aquecimento de éter fenílico de um sistema líquido orgânico pode ser também usado. A remoção de calor é conduzida nas periferias externas dos tubos de reação 1a, 1b e 1c, durante o fluxo do meio de aquecimento Hm. No entanto, com relação ao meio de aquecimento Hm introduzido do conduto circular 3a para o casco 2, uma posição na qual o meio escoa da periferia externa do casco 2 para a parte central, e uma posição na qual a direção do fluxo é girada em torno da porção central, estão presentes, e verificou-se que o efeito de remoção térmica é extremamente diferente nas respectivas posições.As heating medium Hm, which flows into hull 2, ie around the outer peripheries of reaction tubes 1a, 1b and 1c, Niter, which is a mixture of nitrates, is widely used, but a heating medium of Phenyl ether from an organic liquid system can also be used. Heat removal is conducted on the outer peripheries of reaction tubes 1a, 1b and 1c during the flow of heating medium Hm. However, with respect to the heating medium Hm introduced from the circular conduit 3a to the hull 2, a position in which the medium flows from the outer periphery of the hull 2 to the central part, and a position in which the direction of flow is rotated in direction. around the central portion are present, and it has been found that the effect of thermal removal is extremely different in their respective positions.

Quando a direção do fluxo do meio de aquecimento Hm é perpendicular ao eixo do tubo do tubo de reação, o coeficiente de transferência térmica é de 1.000 a 2.000 W/m2 °C. No entanto, quando a direção do fluxo não é perpendicular a ele, é diferente de acordo com a vazão ou a diferença de fluxo ascendente ou fluxo descendente. No entanto, ainda que Niter seja usado como um meio de aquecimento, o coeficiente de transferência térmica é usualmente, no máximo, de 100 a 300 W/m2 °C.When the flow direction of the heating medium Hm is perpendicular to the axis of the reaction tube, the heat transfer coefficient is 1,000 to 2,000 W / m2 ° C. However, when the direction of flow is not perpendicular to it, it differs according to the flow or difference of upstream or downstream. However, even though Niter is used as a heating medium, the heat transfer coefficient is usually at most 100 to 300 W / m2 ° C.

Por outro lado, o coeficiente de transferência térmica das camadas de catalisador nos tubos de reação 1a, 1b e 1c se baseia, naturalmente, na vazão da matéria-prima gasosa Rg. No entanto, é aproximadamente de 100 W/m2 °C, com o que, obviamente, não se afasta de um conhecimento convencional de que o que controla a velocidade de transferência térmica é a fase gasosa nos tubos.On the other hand, the heat transfer coefficient of the catalyst layers in reaction tubes 1a, 1b and 1c is naturally based on the flow rate of the gaseous feedstock Rg. However, it is approximately 100 W / m2 ° C, which obviously does not depart from a conventional knowledge that what controls the heat transfer rate is the gas phase in the pipes.

Especificamente, quando o fluxo do meio de aquecimento Hm é perpendicular aos eixos dos tubos de reação 1a, 1b e 1c, a resistência à transferência térmica da periferia externa do tubo é de 1/10 a 1/20 daquela do lado do gás Rg do tubo de reação. Ainda que a vazão do meio de aquecimento Hm seja alterada, essa variação não vai afetar substancialmente a resistência à transferência térmica global.Specifically, when the flow of the heating medium Hm is perpendicular to the axes of the reaction tubes 1a, 1b and 1c, the heat transfer resistance of the outer periphery of the tube is 1/10 to 1/20 of that on the gas side Rg of the reaction tube. Although the flow rate of the heating medium Hm will change, this variation will not substantially affect the resistance to global heat transfer.

No entanto, quando Niter escoa paralelo aos eixos dos tubos, os coeficientes de transferência térmica dentro e fora dos tubos de reação 1,1b e 1c são aproximadamente iguais, com o que a influência do estado do fluxo na periferia externa dos tubos na eficiência da remoção de calor é substancial. Isto é, quando a resistência à transferência térmica da periferia externa do tubo é de 100 W/m2 °C, o coeficiente de transferência térmica global fica a metade dela, e ainda mais, metade da variação na resistência à transferência térmica da periferia externa do tubo influencia o coeficiente de transferência térmica global. É necessário monitorar a diferença dos coeficientes de transferência térmica cuidadosamente, quando a reação é conduzida na prática. O tubo de reação 1 b é um limitado por todas as placas defleto-ras (usualmente, três folhas), no qual o coeficiente de transferência térmica global é grande, a temperatura máxima é baixa na distribuição de temperaturas na direção do eixo do tubo da camada de catalisador no tubo de reação, e considera-se que é uma média em todo o casco 2.However, when Niter flows parallel to the tube axes, the heat transfer coefficients inside and outside the reaction tubes 1,1b and 1c are approximately equal, whereby the influence of the flow state at the outer periphery of the tubes on the efficiency of the Heat removal is substantial. That is, when the heat transfer resistance of the outer periphery of the pipe is 100 W / m2 ° C, the overall heat transfer coefficient is half of it, and even more, half of the change in heat transfer resistance of the outer periphery of the pipe is 100 W / m2 ° C. tube influences the overall heat transfer coefficient. It is necessary to monitor the difference in heat transfer coefficients carefully when the reaction is conducted in practice. Reaction tube 1b is one bounded by all deflector plates (usually three sheets), in which the overall heat transfer coefficient is large, the maximum temperature is low in the temperature distribution in the direction of the axis of the tube. catalyst layer in the reaction tube, and is considered to be an average across the hull 2.

Além disso, o tubo de reação, que é proporcionado em uma posição na qual o meio de aquecimento Hm muda de direção, é o tubo de reação 1c não limitado por uma placa defletora, ou o tubo de reação 1a não limitado por duas placas defletoras.In addition, the reaction tube, which is provided in a position in which the heating medium Hm changes direction, is reaction tube 1c not bound by a baffle plate, or reaction tube 1a not bound by two baffle plates. .

Quando a quantidade fornecida da matéria-prima gasosa Rg para os tubos de reação 1a, 1b e 1c é aumentada, ou a temperatura de reação é mantida alta para obtenção de uma alta conversão, a temperatura má- xima dos tubos de reação tende a aumentar, para formar pontos quentes, com o que a possibilidade de deterioração do catalisador ou de reação descontrolada vai aumentar.When the amount of gaseous feedstock Rg supplied to reaction tubes 1a, 1b and 1c is increased, or the reaction temperature is kept high for high conversion, the maximum reaction tube temperature tends to increase. , to form hot spots, whereby the possibility of catalyst deterioration or uncontrolled reaction will increase.

Nesse caso, é necessário controlar, rigorosamente, a temperatura do meio de aquecimento Hm. Uma pluralidade de termômetros 11 é inserida em uma pluralidade de tubos de reação 1a ou 1c, e a temperatura do meio de aquecimento Hm é controlada, como monitoramento simultâneo das temperaturas dos pontos quentes dos respectivos tubos de reação. A temperatura do meio de aquecimento Hm é, desse modo, controlada, rigorosamente, a uma temperatura mais adequada, com o que uma reação desejada resultante pode ser obtida, e ainda, por exemplo, ser possível impedir a deterioração do catalisador, e ser possível a condução de uma operação contínua por um longo período de tempo.In this case, the temperature of the heating medium Hm must be strictly controlled. A plurality of thermometers 11 are inserted into a plurality of reaction tubes 1a or 1c, and the temperature of the heating medium Hm is controlled as simultaneous monitoring of the hot spot temperatures of the respective reaction tubes. The temperature of the heating medium Hm is thus strictly controlled to a more suitable temperature, whereby a resulting desired reaction can be obtained, and furthermore, for example, it is possible to prevent catalyst deterioration, and to be possible. conducting continuous operation for a long period of time.

Quando a temperatura máxima do tubo de reação 1a está próxima do limite de temperatura, a temperatura do meio de aquecimento Hm pode ser baixada. No entanto, no caso do tubo de reação 1c, pode haver um caso no qual a temperatura da porção a jusante da posição apresentando a temperatura máxima vai aumentar. Portanto, não é possível o desprezo do monitoramento.When the maximum temperature of reaction tube 1a is close to the temperature limit, the temperature of the heating medium Hm may be lowered. However, in the case of reaction tube 1c, there may be a case in which the temperature of the downstream portion of the position having the maximum temperature will increase. Therefore, contempt of monitoring is not possible.

Quando a conversão pela reação é mais baixa do que o valor mais adequado, é necessário aumentar a temperatura do meio de aquecimento Hm. No entanto, mesmo nesse momento, é importante monitorar a temperatura máxima do tubo de reação, de modo que não exceda a temperatura limite. Ainda mais, a temperatura máxima do tubo de reação, ou da posição apresentando a temperatura máxima do tubo de reação, pode variar algumas vezes, também quando a quantidade suprida ao casco 2 da matéria-prima gasosa, como um gás misto de propileno ou isobutileno com gás contendo oxigênio ou semelhantes, aumenta ou diminui.When the conversion by reaction is lower than the most suitable value, the temperature of the heating medium Hm must be increased. However, even at this time, it is important to monitor the maximum reaction tube temperature so that it does not exceed the limit temperature. Further, the maximum temperature of the reaction tube, or position showing the maximum temperature of the reaction tube, may sometimes vary, also when the amount supplied to the hull 2 of the gaseous feedstock, such as a propylene or isobutylene mixed gas oxygen-containing gas or the like increases or decreases.

Além disso, é particularmente preferido que os termômetros 11 sejam inseridos também em uma pluralidade de tubos de reação 1b, e a temperatura do meio de aquecimento Hm seja controlada, enquanto monitorando as temperaturas das camadas de catalisador nos tubos de reação. A temperatura máxima dos tubos de reação 1b, que ocupam a grande maioria dos tubos de reação, é medida e comparada com a temperatura máxima dos tubos de reação 1a ou 1c em outras áreas, com o que é possível proporcionar um resultado da reação mais adequado. A diferença na temperatura média máxima (o valor médio na temperatura máxima por cada tubo de reação) dos tubos de reação presentes nas respectivas áreas é, de preferência, dentro de 30°C, particularmente, dentro de 20°C e, especialmente, dentro de 15°C. Se a diferença for muito grande, o rendimento da reação tende a diminuir, isso sendo indesejável. O número de tubos de reação 1a, 1b e 1c tendo termômetros 11 inseridos, nas respectivas áreas, é pelo menos 1 e, de preferência, de 3 a 5. Se o número inserido for de alguns, pode haver um caso no qual a anormalidade na temperatura máxima dos tubos de reação não é detectada, ainda que haja uma desuniformidade de temperaturas do meio de aquecimento Hm introduzido no conduto circular 3a do casco 2.In addition, it is particularly preferred that thermometers 11 are also inserted into a plurality of reaction tubes 1b, and the temperature of the heating medium Hm is controlled while monitoring the temperatures of the catalyst layers in the reaction tubes. The maximum temperature of reaction tubes 1b, which occupy the vast majority of reaction tubes, is measured and compared to the maximum temperature of reaction tubes 1a or 1c in other areas, which gives the most appropriate reaction result. . The difference in the maximum average temperature (the average maximum temperature for each reaction tube) of the reaction tubes present in the respective areas is preferably within 30 ° C, particularly within 20 ° C and especially within at 15 ° C. If the difference is too large, the reaction yield tends to decrease, which is undesirable. The number of reaction tubes 1a, 1b and 1c having thermometers 11 inserted in their respective areas is at least 1 and preferably from 3 to 5. If the number entered is some, there may be a case in which the abnormality the maximum temperature of the reaction tubes is not detected, even if there is a temperature unevenness of the heating medium Hm introduced in the circular conduit 3a of the shell 2.

Além disso, a área acima é intencionada para agregação dos tubos de reação, que se estendem por uma abertura ou espaço da mesma placa defletora, e são ainda conectados e suportados pela mesma placa de-fletora.In addition, the above area is intended for aggregation of reaction tubes, which extend through an opening or space of the same baffle plate, and are further connected and supported by the same baffle plate.

Os tipos de placas defletoras para a finalidade de mudar a direção do fluxo do meio de aquecimento Hm, escoando no casco 2, ou de impedir um fluxo de desvio do meio de aquecimento Hm não são particularmente limitados. No entanto, uma placa defletora segmentada ou uma placa defletora circular, como mostrada na Figura 2 ou 3, é empregada e, particularmente, a placa defletora circular parece ser amplamente usada. A área da abertura no centro da placa defletora 6a é de 5 a 50%, de preferência, de 10 a 30% da área da seção transversal interna do casco 2. A área espacial formada pela periferia externa da placa defletora 6b e a parede interna do casco 2 é de 5 a 50%, de preferência, de 10 a 30% da área da seção transversal interna do casco 2.The types of baffle plates for the purpose of changing the flow direction of heating medium Hm, flowing into the shell 2, or preventing a flow of heating medium bypass Hm are not particularly limited. However, a segmented baffle plate or a circular baffle plate as shown in Figure 2 or 3 is employed, and particularly the circular baffle plate appears to be widely used. The opening area in the center of the baffle plate 6a is from 5 to 50%, preferably from 10 to 30% of the hull 2 inner cross-sectional area. The spatial area formed by the outer periphery of the baffle plate 6b and the inner wall hull 2 is from 5 to 50%, preferably from 10 to 30% of the hull 2 inner cross-sectional area.

Se a relação das aberturas e a relação espacial das placas de- fletoras 6a e 6b são muito pequenas, o caminho do fluxo do meio de aquecimento Hm vai ser longo, a perda de pressão entre as placas defletoras 3a e 3b vai aumentar e a potência da bomba de circulação 7 vai aumentar. Por outro lado, se as relações são muito grandes, o número de tubos de reação 1 a e 1 c vai aumentar. O espaçamento das respectivas placas defletoras (a distância entre as placas defletoras 6a e 6b, a distância entre a placa defletora 6a e a placa tubular superior 5a e a distância entre a placa defletora 6a e a placa tubular inferior bomba de circulação 7) é usualmente ajustado para ser em intervalos iguais. No entanto, pode não ser necessariamente ajustado para ser um intervalo igual, desde que a vazão necessária do meio de aquecimento Hm, determinada pelo calor da reação de oxidação gerada no tubo de reação, possa ser mantida, e a perda de pressão do meio de aquecimento pode ser diminuída. É necessário evitar que a posição da temperatura máxima na distribuição de temperaturas nos tubos de reação 1a, 1 b ou 1c seja a mesma que a posição da placa defletora 6a, 6b ou 6a. Próxima à superfície de cada placa defletora, a vazão do meio de aquecimento diminui e o coeficiente de transferência térmica vai ser baixo. Conseqüentemente, se a posição da temperatura máxima do tubo de reação foi sobreposta nele, fica altamente provável que seja formado um ponto quente.If the ratio of the openings and the spatial relationship of the baffle plates 6a and 6b are too small, the flow path of the heating medium Hm will be long, the pressure loss between the baffle plates 3a and 3b will increase and the power of circulation pump 7 will increase. On the other hand, if the ratios are too large, the number of reaction tubes 1a and 1c will increase. The spacing of the respective baffle plates (the distance between the baffle plates 6a and 6b, the distance between the baffle plate 6a and the upper tubular plate 5a and the distance between the baffle plate 6a and the lower tubular plate circulation pump 7) is usually set to be at equal intervals. However, it may not necessarily be adjusted to be an equal range as long as the required flow rate of the heating medium Hm, determined by the heat of the oxidation reaction generated in the reaction tube, can be maintained, and the pressure loss of the medium. heating can be decreased. The maximum temperature position in the temperature distribution in the reaction tubes 1a, 1 b or 1c must not be the same as the position of the baffle plate 6a, 6b or 6a. Near the surface of each baffle plate, the flow rate of the heating medium decreases and the heat transfer coefficient will be low. Consequently, if the maximum temperature position of the reaction tube has been superimposed on it, a hot spot is highly likely to form.

No casco 2, dentro dos tubos de reação 1a, 1b e 1c, contendo o catalisador de oxidação, está uma fase gasosa e, além disso, a velocidade linear máxima da matéria-prima gasosa é limitada pelo catalisador, com o que o coeficiente de transferência térmica nos respectivos tubos de reação vai ser baixo, e transforma-se em um processo de controle de transferência térmica. Conseqüentemente, os diâmetros internos dos tubos de reação são muito importantes.In hull 2, within the reaction tubes 1a, 1b and 1c, containing the oxidation catalyst, is a gas phase and, furthermore, the maximum linear velocity of the gas raw material is limited by the catalyst, whereby the coefficient of Heat transfer in the respective reaction tubes will be low, and turns into a heat transfer control process. Consequently, the inside diameters of the reaction tubes are very important.

Os diâmetros internos dos tubos de reação 1a, 1b e 1c são afetados pela quantidade do calor de reação e do diâmetro de partícula do catalisador nos tubos. No entanto, um diâmetro interno de 10 a 50 mm é usualmente selecionado. É particularmente de 20 a 30 mm. Se os diâmetros internos dos respectivos tubos de reação são muito pequenos, o peso do recheio de catalisador neles vai diminuir e o número de tubos de reação vai ser grande para a quantidade catalítica necessária, com o casco 2 vai ser grande.The inside diameters of reaction tubes 1a, 1b and 1c are affected by the amount of reaction heat and catalyst particle diameter in the tubes. However, an internal diameter of 10 to 50 mm is usually selected. It is particularly 20 to 30 mm. If the internal diameters of the respective reaction tubes are too small, the weight of the catalyst filler in them will decrease and the number of reaction tubes will be large for the required catalytic amount, with the hull 2 will be large.

Por outro lado, se os diâmetros internos dos tubos de reação são muito grandes, o contato do catalisador e da área superficial do tubo de reação vai ser pequeno para a quantidade de remoção de calor necessária, com o que a eficiência de transferência térmica para remoção de calor do calor de reação vai diminuir.On the other hand, if the inside diameters of the reaction tubes are too large, the contact of the catalyst and surface area of the reaction tube will be small for the amount of heat removal required, so the heat transfer efficiency for removal. Heat of reaction heat will decrease.

Como o termômetro 11 inserido no tubo de reação, usualmente, um tendo uma forma colunar, no qual vários termopares, sensores de resistência térmica ou semelhantes são cobertos com um tubo externo (poço térmico), ou um no qual um termopar é móvel na camisa podem ser usados. É necessário que o termômetro 11 seja colocado em uma posição no eixo do tubo e sejam proporcionadas projeções na superfície do tubo de reação, com o que a distância da parede interna do tubo de reação é limitada para sobrepor-se à posição do eixo do tubo.As the thermometer 11 is inserted into the reaction tube, usually one having a columnar shape, in which several thermocouples, thermal resistance sensors or the like are covered with an outer tube (thermal well), or one in which a thermocouple is movable in the jacket. can be used. Thermometer 11 must be placed in a position on the tube axis and projections are provided on the surface of the reaction tube, whereby the distance from the inner wall of the reaction tube is limited to overlap the position of the tube axis. .

Prefere-se que o eixo do tubo do tubo de reação e o eixo central do termômetro 11 sejam sobrepostos. Além disso, prefere-se que as projeções, que são formadas no termômetro 11, sejam proporcionadas nas partes frontal e traseira da posição de temperatura máxima na camada de catalisador.It is preferred that the reaction tube tube axis and the thermometer center axis 11 are overlapping. In addition, it is preferred that the projections, which are formed on the thermometer 11, be provided at the front and rear of the maximum temperature position in the catalyst layer.

Como o tubo externo (poço térmico) do termômetro 11, um tendo um diâmetro de no máximo 15 mm é usado. Também, considerando-se a relação para o diâmetro interno do tubo de reação, a distância para a parede interna dos tubos de reação deve ser pelo menos duas vezes do diâmetro de partícula do catalisador. Se o diâmetro de partícula do catalisador for de 5 mm e o diâmetro interno do tubo de reação for de 30 mm, o diâmetro do tubo externo do termômetro 11 vai ser preciso ser de no máximo 10 mm.Like the outer tube (thermal well) of thermometer 11, one having a maximum diameter of 15 mm is used. Also, considering the relationship to the inside diameter of the reaction tube, the distance to the inside wall of the reaction tubes should be at least twice the catalyst particle diameter. If the catalyst particle diameter is 5 mm and the inner diameter of the reaction tube is 30 mm, the outer tube diameter of thermometer 11 must be a maximum of 10 mm.

Se a densidade do recheio do catalisador for diferente entre o tubo de reação tendo um termômetro 11 inserido e o outro tubo de reação, a temperatura precisa não pode ser medida. Conseqüentemente, o diâmetro externo do termômetro 11 é, de preferência, no máximo de 6 mm, particularmente, de 2 a 4 mm. A presente invenção é, basicamente, para tomar medidas para satisfazer a situação, por analise da vazão e do coeficiente de transferência térmica do meio de aquecimento Hm, e evidenciar a presença de uma porção tendo um baixo coeficiente de transferência térmica, nas respectivas porções em seção transversal do casco 2. No entanto, com relação ao tubo de reação disposto na porção tendo um baixo coeficiente de transferência térmica, particularmente, com relação ao tubo de reação 1a e a um tubo de reação nas suas vizinhanças, uma área tendo um coeficiente de transferência térmica extremamente baixo é verificada na porção de abertura da placa defletora (a porção redonda no centro na placa defletora circular), no centro ou nas suas vizinhanças, na seção transversal do casco 2. Essa área é encontrada no ou próximo do centro da porção de abertura da placa defletora 6a. Portanto, recomenda-se que nenhum tubo de reação seja proporcionado nessa área, correspondente a uma porção tendo uma relação de áreas de seções transversais do casco de 0,5 a 5%. Se essa porção for menor do que 0,5%, é necessário ajustar a quantidade do fluxo do meio de aquecimento Hm, para que seja pelo menos duas vezes, de modo que o coeficiente de transferência térmica seja pelo menos o mínimo do valor necessário, com o que a potência da bomba de circulação 7 vai ter que sér aumentada.If the density of the catalyst filling is different between the reaction tube having a thermometer 11 inserted and the other reaction tube, the precise temperature cannot be measured. Accordingly, the outside diameter of thermometer 11 is preferably at most 6 mm, particularly 2 to 4 mm. The present invention is basically to take measures to satisfy the situation by analyzing the flow rate and heat transfer coefficient of the heating medium Hm, and to evidence the presence of a portion having a low heat transfer coefficient in the respective portions in However, with respect to the reaction tube disposed in the portion having a low heat transfer coefficient, particularly with respect to reaction tube 1a and a reaction tube in its vicinity, an area having a coefficient extremely low heat transfer is found in the opening portion of the deflector plate (the round center portion in the circular deflector plate), in the center or in its vicinity, in the cross section of the hull 2. This area is found at or near the center of the deflector plate. opening portion of the baffle plate 6a. Therefore, it is recommended that no reaction tube be provided in this area, corresponding to a portion having a hull cross-sectional area ratio of 0.5 to 5%. If this portion is less than 0.5%, the amount of flow of the heating medium Hm must be adjusted to be at least twice so that the heat transfer coefficient is at least the minimum required, whereby the power of the circulation pump 7 will have to be increased.

No entanto, se a área na qual nenhum tubo de reação foi proporcionado é superior a 5%, o diâmetro da cintura do casco 2 vai ter que ser aumentado, para proporcionar o número necessário de tubos de reação.However, if the area in which no reaction tube was provided is greater than 5%, the hull 2 waist diameter will need to be increased to provide the required number of reaction tubes.

Com relação aos tubos de reação 1a, que não são suportados pela placa defletora 6a, é preferido não proporcioná-los em 30 a 80% da largura da porção de abertura da placa defletora 6a (no caso da placa defletora segmentada da Figura 2) ou do diâmetro da porção de abertura da placa defletora 6a (no caso da placa defletora circular da Figura 3).With respect to reaction tubes 1a, which are not supported by the baffle plate 6a, it is preferred not to provide them at 30 to 80% of the opening portion width of the baffle plate 6a (in the case of the segmented baffle plate of Figure 2) or of the opening portion diameter of the baffle plate 6a (in the case of the circular baffle plate of Figure 3).

Nas Figuras 1 a 5, a direção do fluxo ascendente do matéria-prima gasosa no casco 2 é mostrados pelas indicações das setas. No entanto, a presente invenção pode ser aplicada também a um caso no qual a direção do fluxo é oposta.In Figures 1 to 5, the upward flow direction of the gaseous raw material in hull 2 is shown by the arrow indications. However, the present invention may also be applied to a case in which the direction of flow is opposite.

Quando a direção do fluxo de circulação do meio de aquecimento Hm vai ser determinada, é necessário tomar o devido cuidado para evitar um fenômeno em que o gás, que pode ficar nas porções superiores do casco 2 e da bomba de circulação 7, particularmente, o gás inerte, tal como nitrogênio, vai ser incluído no fluxo do meio de aquecimento.When the direction of flow of the heating medium Hm is to be determined, care must be taken to avoid a phenomenon where gas, which may be in the upper portions of the hull 2 and the circulation pump 7, particularly the Inert gas, such as nitrogen, will be included in the flow of the heating medium.

Em um caso no qual o meio de aquecimento Hm é o fluxo ascendente, como mostrado na Figura 1, se o gás for incluído na porção superior da bomba de circulação 7, o fenômeno de cavitação pode ser observado na bomba de circulação e, no pior caso, a bomba pode ser destruída. No caso oposto, o fenômeno de inclusão do gás vai ocorrer também na porção superior do casco 2, e a porção de retenção da fase gasosa vai ser formada na porção superior do casco 2, com o que a porção superior dos tubos de reação, correspondente à porção de retenção do gás, não vai ser resfriada pelo meio de aquecimento Hm.In a case where the heating medium Hm is upstream, as shown in Figure 1, if gas is included in the upper portion of the circulation pump 7, the cavitation phenomenon may be observed in the circulation pump and, in the worst case In this case, the bomb can be destroyed. In the opposite case, the phenomenon of gas inclusion will also occur in the upper portion of the shell 2, and the gas phase retention portion will be formed in the upper portion of the shell 2, whereby the upper portion of the reaction tubes, corresponding to to the gas retention portion will not be cooled by the heating medium Hm.

Como medidas para impedir a retenção de gás, é necessário colocar uma linha de ventilação de gás, para substituição do gás na camada de gás com o meio de aquecimento Hm. Para essa finalidade, a pressão do meio de aquecimento do conduto de suprimento do meio de aquecimento 8a deve ser aumentada, e o conduto de exaustão do meio de aquecimento 8b vai ser proporcionado em uma porção superior, o mais longe possível, para aumentar a pressão no casco 2. O conduto de exaustão do meio de aquecimento 8b deve ser proporcionado em uma posição mais alta do que a placa tubular superior 5a. A direção do fluxo da matéria-prima gasosa Rg nos tubos de reação 1a, 1b e 1c pode ser ascendente ou descendente. No entanto, um fluxo paralelo é preferido em relação ao fluxo do meio de aquecimento.As measures to prevent gas retention, it is necessary to place a gas vent line to replace the gas in the gas layer with the heating medium Hm. For this purpose, the heating medium pressure of the heating medium supply line 8a should be increased, and the heating medium exhaust line 8b will be provided in an upper portion as far as possible to increase the pressure. in hull 2. Exhaust duct of heating means 8b should be provided at a higher position than upper tubular plate 5a. The flow direction of gaseous feedstock Rg in reaction tubes 1a, 1b and 1c can be upward or downward. However, a parallel flow is preferred over the flow of the heating medium.

Os valores de aquecimento nos tubos de reação 1a, 1b e 1c são maiores nos orifícios de entrada e a posição de formação do ponto quente é freqüentemente encontrada em uma posição no eixo do tubo do tubo de reação, em uma faixa de 300 a 1.000 m da entrada.The heating values in reaction tubes 1a, 1b and 1c are higher in the inlet holes and the hot spot formation position is often found at a position on the reaction tube tube axis, within a range of 300 to 1,000 m. from the entrance.

Em relação às placas defletoras, a posição do ponto quente é encontrada frequentemente em uma área entre a placa tubular superior 5a ou a placa tubular inferior 5b e a placa defletora 6a. Por suprimento do meio de aquecimento Hm, tendo uma temperatura controlada, diretamente às posições dos eixos dos tubos de reação 1a, 1b e 1c, correspondendo à temperatura máxima dos tubos de reação, a formação do ponto quente pode ser facilmente controlada. Consequentemente, prefere-se que a direção macroscópica do fluxo do meio de aquecimento Hm e a direção do fluxo da matéria-prima gasosa Rg sejam idênticas, isto é, escoem paralelamente. A quantidade de transferência térmica, isto é, a quantidade do calor de reação, pode ser calculada pelo coeficiente de transferência térmica x área de transferência térmica x (temperatura da camada de catalisador -temperatura do meio de aquecimento). Conseqüentemente, um método para baixar a quantidade de calor de reação por área superficial (a área de transferência térmica) do tubo de reação é eficaz para baixar a temperatura máxima do tubo de reação.With respect to baffle plates, the hot spot position is often found in an area between the upper tubular plate 5a or the lower tubular plate 5b and the baffle plate 6a. By supplying the heating medium Hm having a controlled temperature directly to the positions of the reaction tube axes 1a, 1b and 1c, corresponding to the maximum temperature of the reaction tubes, the formation of the hot spot can be easily controlled. Accordingly, it is preferred that the macroscopic flow direction of the heating medium Hm and the flow direction of the gaseous feedstock Rg are identical, that is, to flow in parallel. The amount of heat transfer, that is, the amount of reaction heat, can be calculated by the heat transfer coefficient x heat transfer area x (catalyst layer temperature-heating medium temperature). Consequently, a method for lowering the amount of reaction heat per surface area (the thermal transfer area) of the reaction tube is effective for lowering the maximum temperature of the reaction tube.

Para equalizar o valor de aquecimento do calor de reação, pelo menos dois tipos de camadas de catalisadores tendo diferentes atividades são recheadas no mesmo tubo de reação. Prefere-se que uma camada de catalisador tendo uma atividade mais baixa seja recheada no lado de entrada, e uma pluralidade de camadas de catalisadores seja recheada no tubo de reação, de modo que a camada de catalisador seja mudada uma após outra, tendo uma maior atividade no fluxo, após o pico da distribuição de temperaturas.To equalize the heating value of the reaction heat, at least two types of catalyst layers having different activities are filled in the same reaction tube. It is preferred that a catalyst layer having lower activity is filled at the inlet side, and a plurality of catalyst layers are filled at the reaction tube, so that the catalyst layer is changed one after another, having a larger flow activity after the peak temperature distribution.

Como um método para controlar a atividade da camada de catalisador, um método de uso de um catalisador tendo uma atividade diferente, por controle da composição do catalisador, ou um método de controle da atividade por mistura das partículas de catalisador com partículas inertes, para diluir o catalisador pode ser, por exemplo, mencionado.As a method for controlling catalyst layer activity, a method of using a catalyst having a different activity by controlling catalyst composition or a method of controlling activity by mixing catalyst particles with inert particles to dilute the catalyst may be, for example, mentioned.

Uma camada de catalisador tendo uma alta proporção de partículas inertes (a proporção das partículas de catalisador nas partículas mistas: taxa de diluição) é recheada nas partes inertes dos tubos de reação 1a, 1b e 1c, e uma camada de catalisador tendo uma taxa de diluição baixa ou zero é recheada no fluxo posterior do tubo de reação. A taxa de diluição é diferente, dependendo do catalisador. No entanto, a taxa de diluição no estágio anterior é de 0,3 a 0,7 em muitos casos. A taxa de diluição no estágio posterior de 0,5 a 1,0 é usada preferivelmente. Como a atividade de variação ou a diluição do catalisador, dois ou três estágios são usualmente aplicados. A taxa de diluição do catalisador recheado nos tubos de reação 1a, 1b e 1c não é preciso ser igual com relação a todos os tubos. Por exemplo, a temperatura máxima do tubo de reação 1a é alta, com o que a possibilidade da deterioração do catalisador é alta. Para evitar essa deterioração, é possível diminuir a taxa de diluição no estágio anterior e, ao contrário, aumentar a taxa de diluição no estágio posterior.A catalyst layer having a high proportion of inert particles (the ratio of catalyst particles to mixed particles: dilution rate) is stuffed into the inert parts of reaction tubes 1a, 1b and 1c, and a catalyst layer having a ratio of low or zero dilution is filled in the back flow of the reaction tube. The dilution rate differs depending on the catalyst. However, the dilution rate at the previous stage is 0.3 to 0.7 in many cases. The later stage dilution rate of 0.5 to 1.0 is preferably used. Like the variation activity or catalyst dilution, two or three stages are usually applied. The dilution rate of the stuffed catalyst in reaction tubes 1a, 1b and 1c need not be equal for all tubes. For example, the maximum temperature of reaction tube 1a is high, whereby the possibility of catalyst deterioration is high. To avoid this deterioration, it is possible to decrease the dilution rate in the previous stage and, on the contrary, to increase the dilution rate in the later stage.

Se as conversões nas reações dos respectivos tubos de reação são diferentes, a conversão ou o rendimento médio em todo o reator vão ser, desse modo, afetadas. Portanto, prefere-se que os respectivos tubos de reação sejam ajustados para obter a mesma conversão, mesmo se a taxa de diluição for alterada. A presente invenção é aplicada adequadamente a um reator multitubular para oxidação de propileno ou isobutileno pelo gás contendo oxigênio molecular, ou um reator multitubular para oxidação de (met)acroleína pelo gás contendo oxigênio molecular, para obter ácido (met)acrílico. Como um catalisador a ser usado para a oxidação de propileno, um oxido metálico compósito multicomponente, compreendido basicamente do tipo Mo-Bi, é preferivelmente usado, e como um catalisador para produzir ácido acrílico por oxidação de acroleína, um óxido compósito compreendido basicamente do tipo Mo-V é preferivelmente usado.If the conversions in the reactions of the respective reaction tubes are different, the conversion or average yield across the reactor will be affected thereby. Therefore, it is preferred that the respective reaction tubes are adjusted to obtain the same conversion even if the dilution rate is changed. The present invention is suitably applied to a multitubular reactor for oxidation of propylene or isobutylene by the molecular oxygen containing gas, or a multitubular reactor for oxidation of (meth) acrolein by the molecular oxygen containing gas to obtain (meth) acrylic acid. As a catalyst to be used for propylene oxidation, a multicomponent composite metal oxide comprised basically of the Mo-Bi type is preferably used, and as a catalyst for producing acrolein oxidation acrylic acid, a composite oxide comprised basically of the type Mo-V is preferably used.

Propileno ou isobutileno é oxidado em duas etapas, com o que é possível usar dois reatores multitubulares, e diferentes catalisadores podem ser recheados nos respectivos reatores. Como mostrado na Figura 5, a presente invenção pode ser aplicada em um caso no qual o lado do casco de um reator é dividido em pelo menos dois compartimentos por uma placa tubular intermediária, e então diferentes catalisadores podem ser recheados nele, respectivamente, para obter ácido (met)acrílico em um reator. EXEMPLOS EXEMPLO 1 Para condução da reação de oxidação de propileno, como o catalisador (A), um catalisador tendo uma composição (relação atômica) de Mo = 12, Bi = 5, Ni = 3, Co = 2, Fe = 0,4, Na = 0,2, B = 0,4, K = 0,1, Si = 24 e O = x, (a composição de óxido x é um valor determinado pelos estados de oxidação dos respectivos metais; o mesmo se aplica a seguir), e além disso, como o catalisador (B), um catalisador tendo uma composição (relação atômica) de Mo = 35, V = 7, Sb = 100, Ni = 43, Nb = 3, Cu = 9, Si = 20 e O = x, foram produzidos, respectivamente, de acordo com os métodos usuais para obtenção de catalisadores em pó. Os catalisadores em pó foram moldados, respectivamente, para formar catalisadores em forma de anel tendo um diâmetro externo igual a 5 mm, um diâmetro interno de 2 mm e uma altura igual a 4 mm, e usados. Um reator multitubular com um diâmetro interno do casco igual a 3.500 mm, tendo 9.000 tubos de reação feitos de aço inoxidável, como mostrado na Figura 1, foi usado, em que os tubos de reação tinham um comprimento de 3.500 mm, um diâmetro interno de 24 mm e um diâmetro externo de 28 mm, respectivamente. Os tubos de reação não foram dispostos na porção de forma redonda, com o diâmetro da porção central igual a 500 mm no casco.Propylene or isobutylene is oxidized in two steps, whereby two multitubular reactors can be used, and different catalysts can be filled in the respective reactors. As shown in Figure 5, the present invention may be applied in a case where the hull side of a reactor is divided into at least two compartments by an intermediate tubular plate, and then different catalysts may be filled thereon respectively to obtain (meth) acrylic acid in a reactor. EXAMPLES EXAMPLE 1 For conducting the propylene oxidation reaction, such as catalyst (A), a catalyst having a composition (atomic ratio) of Mo = 12, Bi = 5, Ni = 3, Co = 2, Fe = 0.4 , Na = 0.2, B = 0.4, K = 0.1, Si = 24 and O = x, (the oxide composition x is a value determined by the oxidation states of the respective metals; the same applies to below), and furthermore, as catalyst (B), a catalyst having a composition (atomic ratio) of Mo = 35, V = 7, Sb = 100, Ni = 43, Nb = 3, Cu = 9, Si = 20 and O = x, were produced, respectively, according to the usual methods for obtaining powder catalysts. The powder catalysts were molded, respectively, to form ring-shaped catalysts having an outside diameter of 5 mm, an inside diameter of 2 mm and a height of 4 mm, and used. A multitubular reactor with an inner shell diameter of 3,500 mm, having 9,000 stainless steel reaction tubes, as shown in Figure 1, was used, where the reaction tubes were 3,500 mm long, an internal diameter of 24 mm and an outside diameter of 28 mm respectively. The reaction tubes were not arranged in the round shape portion, with the central portion diameter equal to 500 mm in the shell.

As placas defletoras foram proporcionadas em intervalos iguais na ordem das placas defletoras circulares 6a - 6b - 6a, e as respectivas relações de abertura das placas defletoras foram de 18%. Além disso, as placas defletoras 6b tinham diâmetros da porção de abertura iguais a 1.480 mm, e a placa defletora 6b tinha o diâmetro interno igual a 3.170 mm.The baffle plates were provided at equal intervals in the order of circular baffle plates 6a - 6b - 6a, and the respective baffle plate opening ratios were 18%. In addition, the baffle plates 6b had opening portion diameters of 1,480 mm, and the baffle plate 6b had an internal diameter of 3,170 mm.

Além disso, como disposto no casco na Figura 1, o número dos tubos de reação 1a foi de 1,534, aquele dos tubos de reação 1c foi de 1,740 e o resto foram os tubos de reação 1 b.In addition, as shown in the hull in Figure 1, the number of reaction tubes 1a was 1.534, that of reaction tubes 1c was 1.740 and the rest were reaction tubes 1b.

Como o meio de aquecimento Hm, um sal em fusão Niter sendo uma mistura de nitratos foi usado, e foi fornecido do lado inferior do casco 2.As the heating medium Hm, a Niter melt salt being a nitrate mixture was used, and was provided from the underside of hull 2.

Como a temperatura de reação, a temperatura do Niter a ser fornecido ao casco 2, medida pelo termômetro 14, foi usada. Além disso, a vazão do Niter foi controlada de modo que a diferença de temperatura entre a saída e a entrada do casco 2 foi de 4°C.As the reaction temperature, the temperature of Niter to be supplied to hull 2, measured by thermometer 14, was used. In addition, the Niter flow rate was controlled so that the temperature difference between the hull 2 inlet and outlet was 4 ° C.

Nos respectivos tubos de reação, 1,5 I de catalisador (A) foi recheado, matéria-prima gasosa Rg com uma concentração de propileno de 9% em volume foi suprida de uma porção inferior do reator, a uma pressão nominal de 74 kPa.In the respective reaction tubes, 1.5 l of catalyst (A) was filled, gaseous feedstock Rg with a propylene concentration of 9% by volume was supplied from a lower portion of the reactor at a nominal pressure of 74 kPa.

Nos tubos de reação 1a, 1b e 1c, os termômetros 11 tendo 10 pontos de medida, na direção de cada eixo de tubo, foram inseridos para medir a distribuição de temperaturas. Em cada área dos tubos de reação 1a, 1 b e 1 c, dois termômetros (seis no total) são inseridos.In reaction tubes 1a, 1b and 1c, thermometers 11 having 10 measuring points in the direction of each tube axis were inserted to measure temperature distribution. In each area of the reaction tubes 1a, 1b and 1c, two thermometers (six in total) are inserted.

Para detectar as temperaturas máximas dos respectivos tubos de reação, precisamente, os pontos de medida dos termômetros 11 foram proporcionados respectivamente a intervalos de 250 mm do orifício de entrada dos tubos de reação para a posição de 1.500 mm e a intervalos de 400 nm na posição além de 1.500 mm. As temperaturas máximas dos tubos foram registradas por uso desses termômetros 11.In order to detect the maximum temperatures of the respective reaction tubes, precisely, the thermometer 11 measuring points were provided respectively at 250 mm intervals from the reaction tube inlet port to the 1,500 mm position and at 400 nm intervals at the beyond 1,500 mm. Maximum tube temperatures were recorded using these thermometers 11.

Quando a temperatura do meio de aquecimento Hm foi ajustada para ser de 331 °C, os valores médios das temperaturas máximas dos respectivos tubos de reação foram de 410°C nos tubos de reação 1a, 390°C nos tubos de reação 1b e 390°C nos tubos de reação 1c. Além disso, nesse caso, verificou-se que a conversão de propileno foi de 97% e o rendimento foi de 92%. EXEMPLO 2 Por uso do mesmo reator do Exemplo 1, gás contendo oxigênio molecular (concentração de oxigênio: 15% em volume) foi fornecido a uma relação de 35% em volume e reagido com o gás de saída do reator no Exemplo 1, para produzir ácido acrílico.When the temperature of the heating medium Hm was set to 331 ° C, the average maximum temperature of the respective reaction tubes was 410 ° C in reaction tubes 1a, 390 ° C in reaction tubes 1b and 390 °. C in reaction tubes 1c. Furthermore, in this case, the conversion of propylene was found to be 97% and the yield 92%. EXAMPLE 2 Using the same reactor as in Example 1, gas containing molecular oxygen (oxygen concentration: 15% by volume) was supplied at a ratio of 35% by volume and reacted with the reactor outlet gas in Example 1 to produce acrylic acid.

Nos respectivos tubos de reação, 1,2 Ido catalisador (B) foi recheado. Além disso, a reação foi conduzida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que a temperatura do meio de aquecimento Hm foi ajustada em 275°C.In the respective reaction tubes, 1.2 l of catalyst (B) was filled. In addition, the reaction was conducted in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the heating medium Hm was set at 275 ° C.

Os valores médios das temperaturas máximas dos respectivos tubos de reação foram de 330°C nos tubos de reação 1a, 300°C nos tubos de reação 1b e 300°C nos tubos de reação 1c. Além disso, nesse caso, verificou-se que a conversão de propileno foi de 99% e o rendimento foi de 90,5%, por cálculo com base em propileno. EXEMPLO 3 O mesmo reator que o do Exemplo 1 foi usado e o catalisador (A) e o anel inerte obtido por moldagem de um material inerte (alumina) foram misturados a 1:1 e recheados nos tubos de reação das suas entradas para a posição de 1.500 mm. No resto do 1.800 nos tubos de reação, apenas o catalisador (A) foi recheado e nos 200 mm residuais, foram recheadas bolhas de alumínio inertes à presente reação.Average values of the maximum temperatures of the respective reaction tubes were 330 ° C in reaction tubes 1a, 300 ° C in reaction tubes 1b and 300 ° C in reaction tubes 1c. Furthermore, in this case, the conversion of propylene was found to be 99% and the yield was 90.5% by calculation based on propylene. EXAMPLE 3 The same reactor as that of Example 1 was used and the catalyst (A) and inert ring obtained by molding an inert material (alumina) were mixed 1: 1 and filled in the reaction tubes of their inlets to the position. 1,500 mm. In the remainder of the 1,800 reaction tubes, only catalyst (A) was filled and in the remaining 200 mm, inert aluminum bubbles were filled to the present reaction.

Além disso, a reação foi conduzida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que a temperatura do meio de aquecimento Hm foi ajustada em 335°C. Como os termômetros a serem usados para medida das camadas de catalisadores nos tubos de reação, aqueles tendo 15 pontos de medida foram usados, e a medida foi conduzida a intervalos de 200 mm. A distribuição de temperaturas das respectivas camadas de catalisadores foi medida, e verificou-se que as camadas de catalisadores tinham duas temperaturas máximas.In addition, the reaction was conducted in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the heating medium Hm was set at 335 ° C. As the thermometers to be used for measuring the catalyst layers in the reaction tubes, those having 15 measurement points were used, and the measurement was conducted at 200 mm intervals. The temperature distribution of the respective catalyst layers was measured, and the catalyst layers were found to have two maximum temperatures.

Quando são apresentadas como a temperatura máxima primária e a temperatura máxima secundária das entradas dos tubos de reação como para os valores médios respectivos, nos tubos de reação 1a, a temperatura i máxima primária foi de 393°C e a temperatura máxima secundária foi de 345°C, nos tubos de reação 1b, a temperatura máxima primária foi de 370°C e a temperatura máxima secundária foi de 350°C e nos tubos de reação 1c, a temperatura máxima primária foi de 365°C e a temperatura máxima secundária foi de 380°C.When presented as the primary maximum temperature and the secondary maximum temperature of the reaction tube inlets as for the respective mean values, in reaction tubes 1a, the primary maximum temperature i was 393 ° C and the maximum secondary temperature was 345 ° C. ° C, in reaction tubes 1b, the primary maximum temperature was 370 ° C and the secondary maximum temperature was 350 ° C and in reaction tubes 1c, the primary maximum temperature was 365 ° C and the maximum secondary temperature was of 380 ° C.

Em comparação com um caso no qual o catalisador não foi diluído, a temperatura do meio de aquecimento Hm foi superior em 4°C. No entanto, as respectivas temperaturas máximas nas camadas de catalisadores foram mais baixas por 10 a 20°C, mesmo quando aquelas mais altas foram comparadas. Desse modo, o resultado mostra que uma extensão no tempo de vida útil do catalisador e uma operação constante podem ser esperados.Compared to a case in which the catalyst was not diluted, the temperature of the heating medium Hm was 4 ° C higher. However, the respective maximum temperatures in the catalyst layers were lower by 10 to 20 ° C, even when higher temperatures were compared. Thus, the result shows that an extension in catalyst life and constant operation can be expected.

Além disso, o rendimento total de acroleína e ácido acrílico obtido de propileno foi verificado como sendo de 92,5%. EXEMPLO COMPARATIVO 1 A reação foi conduzida da mesma maneira que no Exemplo 2, exceto que os termômetros não foram inseridos nos tubos de reação 1a e 1c, mas os mesmos termômetros que no Exemplo 1 foram inseridos nos tubos de reação 1 b conectados a todas as placas defletoras e tendo uma boa eficiência de remoção térmica.In addition, the total yield of acrolein and acrylic acid obtained from propylene was found to be 92.5%. COMPARATIVE EXAMPLE 1 The reaction was conducted in the same manner as in Example 2 except that the thermometers were not inserted into reaction tubes 1a and 1c, but the same thermometers as in Example 1 were inserted into reaction tubes 1b connected to all baffle plates and having a good thermal removal efficiency.

Para conseguir uma conversão de acroleína de 99% a 99,5%, a temperatura de entrada do meio de aquecimento Hm foi alterado de 275 para 280°C, com o que o valor máximo na distribuição das temperaturas das camadas de catalisadores nos tubos de reação 1b ficou em 310°C.To achieve an conversion of 99% to 99.5% acrolein, the inlet temperature of the heating medium Hm was changed from 275 to 280 ° C, whereby the maximum value in the temperature distribution of the catalyst layers in the reaction 1b stood at 310 ° C.

Por análise do produto de reação gasoso, a conversão de acroleína foi medida, com o que a taxa de conversão foi verificada como diminuída para 97,9%. Após isso, a operação foi continuada, com o que a conversão diminuiu gradualmente. Portanto, a temperatura de entrada do meio de aquecimento Hm foi ainda elevada por 2°C para 282°C, com o que a conversão de acroleína foi diminuída ainda mais.By analysis of the gaseous reaction product, acrolein conversion was measured, whereby the conversion rate was found to be decreased to 97.9%. After that, the operation was continued, with which the conversion gradually decreased. Therefore, the inlet temperature of the heating medium Hm was further raised by 2 ° C to 282 ° C, whereby the conversion of acrolein was further decreased.

Quando a conversão de acroleína diminuiu para 95%, a reação foi suspensa para checar o catalisador nos tubos de reação. Nenhuma anormalidade foi observada no catalisador nos tubos de reação 1b e 1c. No entanto, entre os tubos de reação 1a, particularmente, o catalisador em aproximadamente 350 tubos de reação 1a, dispostos nas vizinhanças do centro do reator, foi verificado como deteriorando-se visivelmente e alterando-se em forma e perdendo a sua atividade catalítica. O catalisador foi presumivelmente exposto a uma alta temperatura de pelo menos 400°C. APLICABILIDADE INDUSTRIALWhen the conversion of acrolein decreased to 95%, the reaction was suspended to check the catalyst in the reaction tubes. No abnormalities were observed in the catalyst in reaction tubes 1b and 1c. However, between reaction tubes 1a, in particular, the catalyst in approximately 350 reaction tubes 1a arranged in the vicinity of the reactor center has been found to visibly deteriorate and change in shape and lose its catalytic activity. The catalyst was presumably exposed to a high temperature of at least 400 ° C. INDUSTRIAL APPLICABILITY

Em um processo para oxidação catalítica em fase vapor, empregando um reator multitubular, de acordo com a presente invenção, a temperatura interna dos tubos de reação tendo um recheio de catalisador, dispôs- tos no casco do reator, é medida e com base nessa temperatura, a temperatura e a vazão de um meio de aquecimento introduzido no casco são controladas, com o que na produção de ácido (met)acrílico ou semelhantes, a partir de propileno ou isobutileno, uma reação descontrolada ou uma deterioração precoce do catalisador pode ser impedida, e possibilita a produção dele de forma constante em um alto rendimento, por um longo período de tempo.In a process for catalytic vapor phase oxidation employing a multitubular reactor according to the present invention, the internal temperature of the reaction tubes having a catalyst filler disposed in the reactor shell is measured and based on that temperature. , the temperature and flow rate of a heating medium introduced into the hull are controlled, whereby in the production of (meth) acrylic acid or the like from propylene or isobutylene an uncontrolled reaction or early catalyst deterioration can be prevented. , and makes it possible to produce it consistently in high yield over a long period of time.

Claims (8)

1. Processo para oxidação catalítica em fase vapor, no qual a matéria-prima gasosa é introduzida para oxidação nos tubos de reação de um reator multitubular, que é equipado com, dispostos dentro do casco do reator, vários tubos de reação com recheio de catalisador neles e várias placas defletoras para variar a direção do fluxo de um meio de aquecimento introduzido no casco, caracterizado pelo fato de que a temperatura do recheio de catalisador em um tubo de reação, que não está conectado com pelo menos uma placa defletora, é medida.1. Process for catalytic vapor phase oxidation, in which the gaseous feedstock is introduced for oxidation into the reaction tubes of a multitubular reactor, which is equipped with several catalyst-filled reaction tubes disposed within the reactor shell. in them and various baffle plates to vary the flow direction of a heating medium introduced into the shell, characterized in that the temperature of the catalyst filler in a reaction tube, which is not connected with at least one baffle plate, is measured. . 2. Processo para oxidação catalítica em fase vapor, no qual a matéria-prima gasosa é introduzida para oxidação nos tubos de reação de um reator multitubular, que é equipado com, dispostos dentro do casco do reator, vários tubos de reação tendo recheio de catalisador neles e várias placas defletoras para variar a direção do fluxo de um meio de aquecimento introduzido no casco, caracterizado do pelo fato de que a temperatura do recheio de catalisador em um tubo de reação, que não está conectado a pelo menos uma placa defletora, e a temperatura do recheio de catalisador em um tubo de reação, que está conectado com todas as placas defletoras, são medidas.2. Process for catalytic vapor phase oxidation, in which the gaseous feedstock is introduced for oxidation into the reaction tubes of a multitubular reactor, which is equipped with several reaction tubes having catalyst filling arranged within the reactor shell. in them and various baffle plates to vary the flow direction of a heating medium introduced into the shell, characterized in that the temperature of the catalyst filler in a reaction tube, which is not connected to at least one baffle plate, and The temperature of the catalyst filling in a reaction tube, which is connected with all baffle plates, is measured. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a temperatura ou a vazão do meio de aquecimento a ser introduzido no casco é controlada, com base da temperatura medida do catalisador.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the temperature or flow rate of the heating medium to be introduced into the shell is controlled based on the measured temperature of the catalyst. 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a temperatura do catalisador é medida em 2 a 20 pontos, na direção do eixo do tubo de reação.Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the catalyst temperature is measured at 2 to 20 points in the direction of the reaction tube axis. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a temperatura do catalisador é medida por uso de um termopar multiponto.Process according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the temperature of the catalyst is measured using a multipoint thermocouple. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, em que a direção do fluxo de matéria-prima gasosa, que escoa nos tubos de reação, e a direção de um fluxo macroscópico do meio de aquecí- mento, que escoa no casco, são idênticas.A process according to any one of claims 1 to 5, wherein the direction of the flow of gaseous raw material flowing in the reaction tubes and the direction of a macroscopic flow of the heating medium which flows in the hull they are identical. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que várias camadas de catalisador, que têm diferentes atividades, são recheadas nos tubos de reação.Process according to any one of claims 1 to 6, characterized in that several layers of catalyst having different activities are filled in the reaction tubes. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima gasosa contém propi-leno, isobutileno ou (met)acroleína, como um material a ser oxidado.Process according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the gaseous feedstock contains propylene, isobutylene or (meth) acrolein as a material to be oxidized.
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